La asignatura Dispositivos Electrónicos y Optoelectrónicos (DEO) es una asignatura obligatoria de 3º curso del Grado en Ingeniería Electrónica (IE), dentro del módulo M03: Fundamentos de la Ingeniería Electrónica. Esta asignatura es además materia de 4º curso del Doble Grado en Física y en Ingeniería Electrónica (FIE).



La asignatura está centrada en el estudio de la estructura, modos de operación y modelos físicos de dispositivos electrónicos y optoelectrónicos a partir de las características de los materiales semiconductores.



Esta materia requiere el conocimiento de los principios fundamentales de operación de los dispositivos electrónicos y de sus modelos circuitales, así como su utilización en circuitos electrónicos básicos. Además, es conveniente recordar conceptos fundamentales de estadística cuántica y de resolución de ecuaciones diferenciales lineales. Estos conceptos se trabajan en distintas asignaturas del segundo curso de ambos grados, IE y FIE: Electrónica, Técnicas Experimentales II, Física Moderna y Métodos Matemáticos.



Dado que en esta asignatura se profundiza en la comprensión del funcionamiento de los dispositivos electrónicos, los resultados de aprendizaje serán de utilidad en posteriores asignaturas en las que se trabaja con dichos dispositivos:



- Electrónica Analógica (obligatoria 3º IE, 4º FIE)

- Instrumentación I (obligatoria 3º; en el caso de FIE se cursa antes que DEO)

- Sensores y Actuadores (optativa 4º IE; obligatoria 5º FIE)

- Microelectrónica y Microsistemas (optativa 4º IE, 5ª FIE), para la que los resultados de aprendizaje de DEO son particularmente importantes



La asignatura Dispositivos Electrónicos y Optoelectrónicos contribuye a la formación en los fundamentos de la electrónica, aportando la base para acceder a perfiles profesionales de compañías del sector de las Tecnologías de la Información y de la Comunicación.

El objeto de la asignatura es el estudio de los dispositivos semiconductores utilizados en aplicaciones electrónicas y optoelectrónicas. Se tratan los fundamentos físicos de los dispositivos más importantes y se extraen sus modelos eléctricos equivalentes, utilizados para el análisis y diseño de circuitos.



Las objetivos de la asignatura son las siguientes:



DEO1: Interpretar, describir y formular adecuadamente los fundamentos físicos del funcionamiento de los dispositivos semiconductores básicos

DEO2: Aplicar los principios del funcionamiento de los dispositivos semiconductores de forma razonada y adecuada a la exactitud requerida en casos prácticos de interés.

DEO3: Verificar la coherencia de los resultados obtenidos y de los órdenes de magnitud de los parámetros involucrados.

DEO4: Utilizar adecuadamente los modelos equivalentes de los dispositivos semiconductores básicos, analizar sus limitaciones y seleccionar el modelo más apropiado para una aplicación concreta.

DEO5: Describir las nociones fundamentales de los procesos de fabricación integrada de dispositivos semiconductores y las implicaciones básicas en el funcionamiento de los mismos.



Así mismo, las tareas propuestas a lo largo de la asignatura estarán también orientadas al desarrollo de las siguientes competencias transversales (CT):



CT2: Capacidad de aprendizaje: (a) Utilizar fuentes de información; (b) Analizar y sintetizar la información; (c) Construcción y gestión del conocimiento.

CT5: Capacidad de comunicación: (a) Utilizar la terminología propia de la disciplina; (b) Expresión oral; (c) Comunicación escrita; (d) Utilización del inglés: entender textos básicos; (e) Utilización de las TICs.



Estas CTs son parte d elas CT generales consensuadas y unificadas para los distintos grados que se imparten en la Facultad de Ciencia y Tecnología.



Las Competencias del Módulo M03, Fundamentos de la Ingeniería Electrónica, del Grado en Ingeniería Electrónica vinculadas con la asignatura son las siguientes:



CM01: Conocer y manejar los conceptos y esquemas conceptuales fundamentales de la IE, incluyendo los métodos de modelado y análisis de señales, circuitos y sistemas electrónicos analógicos y digitales.

CM05: Disponer de los fundamentos científico-técnicos necesarios para interpretar, seleccionar y valorar la aplicación de nuevos conceptos y desarrollos relacionados con la electrónica.

CM06: Plantear problemas de IE y utilizar los modelos y las técnicas adecuadas para analizarlos y resolverlos.

CM07: Ser capaz de comunicar por escrito conocimientos, resultados e ideas relacionadas con la IE, redactar y documentar informes sobre trabajos realizados.



Las Competencias Específicas y Transversales de la Titulación vinculadas con la asignatura a través de las competencias del Módulo M03 citadas anteriormente son las siguientes:



CM01: CE6, CE7, CE8, CT3, CT4 CM05: CE6, CE7, CE8, CT3, CT6

CM06: CE6, CE7, CE8, CT4, CT6 CM07: CT3, CT5, CT6, CT7

1. FUNDAMENTOS DE FÍSICA DE SEMICONDUCTORES

Introducción. Bandas de energía y portadores de carga. Semiconductores intrínsecos y extrínsecos. Mecanismos de transporte. Procesos de generación-recombinación. Ecuaciones de continuidad. Fuentes de ruido en semiconductores. Propiedades ópticas.



2. INTRODUCCIÓN A LA FABRICACIÓN MICROELECTRÓNICA

Materiales de fabricación. Fabricación de obleas. Procesos de fabricación.



3. DIODOS

Unión PN: Tipos de unión. Unión en equilibrio. Polarización. Diodos de unión PN: Modelo ideal. Limitaciones. Modelo de pequeña señal. Conmutación. Unión metal-semiconductor: diodo Schottky.



4. TRANSISTORES BIPOLARES

Estructura y principio básico de operación del transistor bipolar de unión (BJT). Corrientes y factores de ganancia. Características I-V. Modelo de Ebers-Moll. Efectos no ideales. Modelo de pequeña señal. El transistor BJT en conmutación. El transistor bipolar de heterounión (HBT).



5. TRANSISTORES DE EFECTO DE CAMPO

La estructura MOS. Operación básica del transistor MOSFET. Modelo y características I-V. Efecto de polarización del sustrato. Efectos no ideales. Modelo de pequeña señal. Otros transistores a efecto de campo.



6. DISPOSITIVOS OPTOELECTRÓNICOS

Introducción. Fotoemisión: LED y láser a semiconductor. Fotodetección: fotodiodos y células solares.

La asignatura se imparte en clases magistrales, clases prácticas y seminarios. Las clases magistrales exponen los temas utilizando presentaciones con ordenador y explicaciones en pizarra. En las clases prácticas se desarrollan ejemplos ideados y se resuelven y discuten ejercicios y problemas propuestos impulsando la participación del alumno.



El material docente se pondrá a disposición del alumno a través de la plataforma eGela, que se utilizará para facilitar y apoyar la comunicación entre profesor y alumno.



Por último, se quiere subrayar la importancia de las tutorías. Los horarios de tutorías del profesorado son accesibles desde Gaur.

• Sistema de Evaluación Continua
• Sistema de Evaluación Final
• Herramientas y porcentajes de calificación:
  • Prueba escrita a desarrollar (%): 90
  • Realización de prácticas (ejercicios, casos o problemas) (%): 10

SISTEMA DE EVALUACIÓN CONTINUA



A lo largo del periodo formativo los alumnos realizarán diversas pruebas y actividades obligatorias para valorar su progreso con la siguiente ponderación:



10% Trabajo en clase, resolución de ejercicios, entrega de ejercicios resueltos manuscritos, informes, resúmenes de temas o cuestiones relacionadas.



20% Prueba escrita de clase



En la fecha oficial establecida en el periodo de exámenes los alumnos realizarán una prueba escrita con la siguiente ponderación:



70% Prueba escrita.



RENUNCIA A LA EVALUACIÓN CONTINUA



El alumno podrá renunciar a la evaluación continua dentro del plazo indicado en la normativa reguladora de evaluación: 9 semanas a contar desde el comienzo del cuatrimestre de acuerdo con el calendario académico del centro. Para renunciar a la evaluación continua el alumno deberá entregar al profesor el documento disponible en la plataforma egela, debidamente cumplimentado y firmado.



En caso de renunciar a la evaluación continua, el alumno será evaluado mediante sistema de evaluación final, realizando una prueba escrita en la fecha oficial establecida en el periodo de exámenes, cuya calificación corresponderá al 100% de la evaluación de la asignatura. Esta prueba no será necesariamente la misma que la prueba que los alumnos evaluados mediante el sistema de la evaluación continua realizarán en el periodo oficial de exámenes.



PRUEBAS ESCRITAS



Con respecto a las pruebas escritas que se realizan durante el periodo formativo y a los exámenes finales que se realizan en el periodo oficial de exámenes:



* consistirán en la resolución de ejercicios, problemas y cuestiones teóricas.

* no se permitirá utilizar libros, apuntes u otro tipo de información relacionada con la asignatura, salvo la aportada por el profesor el día de la prueba.



Con respecto a los trabajos, ejercicios, informes y otras actividades que generen entregables, así como con respecto a las pruebas escritas, se valorará:



* el planteamiento, desarrollo y resultado del tema o problema

* la presentación

* la estructura

* la redacción

* las explicaciones (incluyendo figuras/diagramas si es adecuado o requerido)

* las conclusiones



RENUNCIA A LA CONVOCATORIA ORDINARIA



Para renunciar a la convocatoria ordinaria será suficiente con no presentarse a la prueba programada en el periodo de exámenes, independientemente del sistema de evaluación.



ALTERNATIVA DE EVALUACIÓN NO PRESENCIAL



En el caso de que las condiciones sanitarias impidan la realización de la evaluación en los términos descritos con anterioridad, para todo o parte del alumnado matriculado en la asignatura, se atenderán las directrices emitidas por el Rectorado sobre la evaluación en el momento de realizarla.

En la fecha oficial establecida para dicha convocatoria de exámenes los alumnos realizarán una prueba escrita cuya calificación corresponderá al 100% de la nota final de la asignatura.



Aquellos alumnos que hayan sido evaluados mediante evaluación continua en la convocatoria ordinaria podrán conservar los resultados positivos obtenidos durante el periodo formativo.



La prueba escrita destinada a evaluar al alumno en la convocatoria extraordinaria:



* consistirán en la resolución de ejercicios, problemas y cuestiones teóricas.

* no se permitirá utilizar libros, apuntes u otro tipo de información relacionada con la asignatura, salvo la aportada por el profesor el día de la prueba.



RENUNCIA A LA CONVOCATORIA EXTRAORDINARIA



Para renunciar a la convocatoria extraordinaria será suficiente con no presentarse a dicha prueba.



ALTERNATIVA DE EVALUACIÓN NO PRESENCIAL



En el caso de que las condiciones sanitarias impidan la realización de la evaluación en los términos descritos con anterioridad, para todo o parte del alumnado matriculado en la asignatura, se atenderán las directrices emitidas por el Rectorado sobre la evaluación en el momento de realizarla.

Página WEB de la asignatura en el gestor de aulas virtuales eGela.

Bibliografía básica

* S. M. Sze K. K. Ng, Physics of Semiconductor Devices (3rd ed.), John Wiley & Sons, 2007.

* K. Kano, Semiconductor Devices, Prentice-Hall, 1998.

* D. A. Neamen, Semiconductor Physics & Devices: Basic Principles (4th ed.), Mc.Graw-Hill Education, New York 2011.



Temas selectos de ingeniería, Addison-Wesley Iberoamericana, 1994 :

* R.F. Pierret, Fundamentos de Semiconductores.

* G.W. Neudeck, El Diodo PN de Unión.

* G.W. Neudeck, El Transistor Bipolar de Unión.

* R.F. Pierret, Dispositivos de Efecto de Campo,

Bibliografía de profundización

* S.M. Sze, Modern Semiconductor Device Physics, John Wiley & Sons, New York 1997.

Direcciones web

* Europractice: http://www.europractice.com/
* The Semiconductor Applet Service: http://oes.mans.edu.eg/courses/SemiCond/applets/index.html
* WebElements: the periodic table on the web: http://www.webelements.com/
* NSM Archive - Physical Properties of Semiconductors: http://www.ioffe.rssi.ru/SVA/NSM/Semicond/
* Computer History Museum, The Silicon Engine: http://www.computerhistory.org/semiconductor/